过渡金属Ni,Pd,Pt硅化物Si(111)界面的电子态

Magnetic Properties of TransitionMetal Compounds过渡金属化合物的磁性过渡金属是指原子核外层电子数量在 d 能级内的金属元素，包括钛、铬、铁、钴、镍、铜和锌等元素。

这些元素在化学结构中担当着重要角色，因为它们的电子结构使其具有一系列特殊的物理和化学性质。

过渡金属化合物因其独特的电子结构和晶体结构，具有许多有趣的物理性质，如磁性、超导性、光学性质等。

本文将讨论过渡金属化合物的磁性。

1. 过渡金属化合物的磁性基础在一个原子中，外层电子数量与元素周期而变化。

在第四周期中，3d 能级在每个过渡金属原子中具有 5 个电子，这些电子呈高自旋态分布。

由于这些电子的无偏转自旋，它们产生一个总自旋倾向向上或向下，从而导致原子成为一个磁矩。

这种磁矩可以是单个原子的，也可以由相互作用的原子组成。

在金属中，自由电子同样具有磁矩，其磁性来自于它们自旋的无偏转效应。

过渡金属化合物的磁性是与其中金属电子的结构有关的。

由于 d 能级部分填充了外层电子，通过电子-电子相互作用和自旋轨道相互作用，产生了一种称为配位场效应的现象。

这个效应是来自于其周围的配位体分子与离子的电场，其结果是产生了半满和全满的 d 能级，以及将 d 能级分裂成两个不同的能级——高自旋和低自旋。

高自旋态和低自旋态对应于完全填充的、未填充的和部分填充的 d 能级。

在少数情况下，d 能级完全填满，没有可用的电子，系统的磁矩为0。

在大多数情况下，d 能级部分填满，高自旋态和低自旋态之间的相对能量大小确定了材料的电子结构和磁性。

这种差异在组成相同的化合物中，由于不同配位体的影响而产生。

2. 过渡金属化合物的磁有序态过渡金属化合物的磁有序态通常指的是铁磁和亚铁磁（反铁磁）。

铁磁性是指在一组离子或原子之间存在磁矩的情况下，这些磁矩几乎是完全对齐的，从而使整个材料都成为磁性体。

具有铁磁性的材料包括铁、镍和钴等过渡金属元素。

反铁磁性是指具有磁性的材料，但其磁性多磁区域对齐，从而互相抵消磁场，减小磁性。

硅氢加成反应催化机理的研究进展熊竹君,李凤仪3,邓锋杰(南昌大学化学系,南昌330047) 摘要:综述了硅氢加成反应的三大催化机理(自由基加成机理)、离子加成机理、配位加成机理的研究动向及发展,着重介绍了配位加成机理中的铂催化机理(Chalk -Harrod 机理、硅基迁移、铂胶体过渡态机理、钴催化机理、铑催化机理、钌催化机理、钯催化机理、镍催化机理等。

)关键词:硅氢加成,催化机理,铂,氢硅烷中图分类号:O63414+1 文献标识码:A文章编号:1009-4369(2006)06-0312-07收稿日期:2006-05-23。

作者简介:熊竹君(1983—),女,硕士生,主要从事有机硅化学和有机合成方面的研究。

3联系人,E -mail :fy —li @shou 1com 。

Si 的电负性由于较小,构成共价键时,仍有一定的离子化成分;所以共享电子对偏向电负性比Si 大的元素一边,可取Si δ+—Y δ-(Y =H 、C 、Cl 、F 等)的极化形式。

这是许多有机硅化合物既可进行自由基反应,又可进行离子反应的原因。

硅氢加成反应是指Si —H 键与不饱和化合物在催化剂作用下进行的加成反应。

采用此法可以方便地制得一系列有机硅单体和聚合物。

近20年来,对新型硅氢加成反应催化剂的研究(特别是均相和多相过渡金属络合物)取得了较大的进展。

在催化剂研究发展的同时,有关硅氢加成反应催化机理的研究也取得了一定的进展。

自从人们发现硅氢加成反应以来,一直在探讨其催化机理,对不同的催化体系提出了不同的催化机理,主要分为自由基加成机理、离子加成机理、配位加成机理三大类。

1　自由基加成机理硅氢化合物由于Si —H 键键能低及其硅原子的其它性质,其均裂与高敏感性有关,故硅氢化合物可在紫外光照射或高温条件下产生自由基引发反应,也可直接加入过氧化物等作为自由基引发剂[1]。

其加成反应过程为:首先是氢硅烷在过氧化物或辐射能引发下形成自由基,后者再引发不饱和烃,与之结合,生成加成产物,同时实现链转移。

第1章纳米过渡金属催化有机反应的进展纳米金属粒子一般是指1~50nm尺寸的粒子，在这个尺度内，其形状以及大小对该金属的性能有显著的影响。

其颗粒越小，分布于表面的原子越多。

有报道表明，当纳米粒子的直径为10nm时，有大约10%的原子在粒子表面，而当纳米粒子的直径小于1nm时，则100%的原子都在粒子的表面，这使其成为一种高活性的金属形态。

[1]因而，过渡金属纳米粒子用于催化有机反应近年来在国际上引起了极大的兴趣。

[2-6]近年来，各种形状或尺寸的纳米材料相继被制备出来，它们所具有的特殊性质，为催化剂的发展提供了新的思路。

纳米催化剂可通过化学、物理等方法进行制备。

无论采用何种方法，制备的纳米粒子都必须达到如下要求: 1)粒子形状、粒径及粒度分布可控；2)粒子不易团聚；3)易于收集；4)产率高。

纳米粒子由于其大小位于纳米级尺度，因此表现出了宏观物质不具备或在宏观物质中可被忽略的一些物理效应，例如：表面效应、量子尺寸效应、体积效应以及宏观量子隧道效应等。

纳米催化剂的表面原子的排列方式以及纳米粒子的晶态结构和形状对其催化作用有显著影响。

由于表面效应使得纳米催化材料的比表面积大、表面能高、晶内扩散通道短、表面催化活性位多，同时由于反应条件温和、催化性能优异而且易于与反应产物分离，具有高活性和高选择性，因此相对于常规催化剂而言，纳米催化剂在催化领域有着更为广阔的应用前景[7]。

加之反应结束后纳米粒子可以回收而且依然保持催化活性，所以可以重复使用，且其制作过程不污染环境，是一种环境友好的催化剂，从而具有常规催化剂所无法比拟的优点。

国际上已把纳米催化剂称为第四代催化剂[7]。

1.1纳米过渡金属催化剂的一般制备和稳定方法1.1.1 纳米过渡金属催化剂的一般制备方法过渡金属纳米粒子一般可由如下方法制备[8,9]：溶胶-凝胶法、浸渍法、微乳液法、离子交换法、水解法、等离子体法、微波合成法；金属盐的化学还原；零价金属配合物的热、光以及超声化学分解；有机金属化合物配体还原；气相沉积；以及高价金属的电化学还原等。

材料物理习题集第一章 固体中电子能量结构和状态（量子力学基础）1. 一电子通过5400V 电位差的电场，（1）计算它的德布罗意波长；（2）计算它的波数；（3）计算它对Ni 晶体（111）面（面间距d =2.04×10-10m ）的布拉格衍射角。

（P5）12341311921111o '(2)6.610 =(29.1105400 1.610)=1.67102K 3.7610sin sin 2182hh pmE md dλπλθλλθθ----=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯==⇒=解：（1）=（2）波数=（3）22. 有两种原子，基态电子壳层是这样填充的;;s s s s s s s 2262322626102610（1）1、22p 、33p （2）1、22p 、33p 3d 、44p 4d ，请分别写出n=3的所有电子的四个量子数的可能组态。

（非书上内容）3. 如电子占据某一能级的几率是1/4，另一能级被占据的几率为3/4，分别计算两个能级的能量比费米能级高出多少k T ？（P15）1()exp[]11ln[1]()()1/4ln 3()3/4ln 3FF F F f E E E kT E E kT f E f E E E kT f E E E kT=-+⇒-=-=-=⋅=-=-⋅解：由将代入得将代入得4. 已知Cu 的密度为8.5×103kg/m 3，计算其E 0F 。

（P16） 2203234262333118(3/8)2(6.6310)8.510 =(3 6.0210/8)291063.5=1.0910 6.83Fh E n m J eVππ---=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=解：由5. 计算Na 在0K 时自由电子的平均动能。

（Na 的摩尔质量M=22.99，.0ρ⨯33=11310kg/m ）（P16）22323426233311900(3/8)2(6.6310) 1.01310 =(3 6.0210/8)291022.99=5.2110 3.253 1.085F F h E n mJ eVE E eVππ---=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯===解：由由 6. 若自由电子矢量K 满足以为晶格周期性边界条件x x L ψψ+()=()和定态薛定谔方程。

1.催化剂的活性、选择性的含义是什么？如何计算？答：催化剂的活性是指催化剂影响反应进程的程度，比活性a=ｋ/S （k 为催化反应速率常数，S 为表面积或活性表面积）；催化剂活性A=aS 。

催化剂的选择性是指所消耗的原料中转化成目的产物的分率，x （转化率）=已转化的指定反应物的量 / 指定反应物进料量×100%s （选择性）=转化成目标产物的指定反应物的量 / 已转化的指定反应物的量×100%Y （产率）=转化成目标产物的指定反应物的量 /指定反应物进料量×100%Y=xs2. 催化剂的组成及其作用（载体、助催化剂的功能）活性组分，载体，助催化剂载体功能：提供有效的表面和适宜的孔结构。

增强催化剂的机械强度。

改善催化剂的传导性。

减少活性组分含量。

提供附加的活性中心。

活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用 助催化剂功能：促进活性组分和载体的功能。

1.3、说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？对于给定的反应，在已知条件下，其催化和非催化过程的-△G 0r 值是相同的，即K f 值是相同的，所以平衡位置没有改变。

另一种答案：化学平衡是由热力学决定的，ln p G RT k ∆=-，其中p k 为反应的平衡常数，G ∆是产物与反应物的标准自由焓之差，是状态函数，只决定于过程的始终态，而与过程无关。

催化剂的存在不影响G ∆值，它只能加速达到平衡所需的时间，而不能移动平衡点。

1.4、具有加氢功能的催化剂往往对脱氢反应也有活性。

试给予解释。

根据K f = ,催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应的速率常数。

因此，对于可逆反应，能够催化正方向反应的催化剂，就应该能催化逆方向反应。

2.1、通常固体催化剂有哪几个部分组成的？载体和助催化剂的功能分别是什么？通常估计催化剂由活性组分、载体和助催化剂三个部分组成。

（1）载体：载体是催化剂活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。

高k介质技术1概述：从第一块晶体管诞生到现在，微电子经过了长达60多年的发展，发展速度惊人。

在材料方面，第一代半导体技术以Si、Ge材料为代表的，紧接着开发出了化合物半导体，以砷化镓为代表。

近年来又开发出了宽禁带半导体材料，如SiC、ZnSe等，称其为第三代半导体技术。

在工艺方面，超细微加工技术日益完善，使生产达到了亚微米以上的更高的光刻技术。

高质量的超薄氧化层、新的离子注入退火技术、高电导高熔点金属及其硅化物和浅欧姆接触、晶体完整性的大直径芯片、低温加工等一系列技术的发展，极大地提高了芯片的集成度。

在今后的发展总，微电子技术主要有三个主要发展方向：1.继续增大晶圆尺寸和缩小特征尺寸；2.集成电路(IC)将发展成为系统芯片(SOC)；3.微电子技术与其它领域相结合将产生新产业和新学科。

在增大晶圆尺寸和缩小特征尺寸这个技术下，会遇到如下挑战：（1）继续增大晶圆尺寸技术（2）Sub-100nm光刻技术（3）互连线技术（4）新器件结构与新材料。

在寻求新材料方面，主要有以下几个问题：SOI材料、应变硅、高K 介质、金属栅电极。

本文将就高K介质问题展开讨论，并最终得到自己的结论。

2高K介质遇到的问题随着集成电路集成度的不断提高，MOS 器件的特征尺寸进入到纳米领域时，随着器件特征尺寸的不断缩小器件性能逐渐趋近与物理极限。

因此，必须采用新的方法和新的技术提高器件的综合性能。

为了获得良好的器件性能，栅氧化层厚度也要相应的缩小。

对于纳米尺度的MOS 器件，其栅氧化层厚度必须低于3 nm，如此薄的氧化层会导致直接遂穿等一系列问题。

所以，选取高k 材料代替传统的SiO2 层，可以提高栅氧化层的物理厚度，大大减小直接遂穿电流。

高k 材料因其大的介电常数，可实现在SiO2具有相同EOT的情况下，其实际厚度比SiO2大得多，从而解决了SiO2因接近厚度极限而产生的很多问题，成为代替SiO2的热门材料。

但大多数高k材料是离子金属氧化物，这一基本材料特性导致高k材料作为栅介质薄层时会引发很多不可靠问题。

NiPtSi硅化物特性研究 11第一篇：NiPtSi硅化物是一种重要的金属硅化物材料，具有许多特殊的性能和应用。

在本文中，将重点讨论NiPtSi硅化物的一些主要特性和相关研究进展。

首先，NiPtSi硅化物具有较高的热稳定性。

研究表明，NiPtSi硅化物在高温下仍能保持较好的结构稳定性和机械性能。

这使得NiPtSi硅化物在高温环境下的应用具有重要意义。

例如，它可以用作高温传感器、热电偶等。

其次，NiPtSi硅化物具有优异的电学特性。

研究人员发现，NiPtSi硅化物具有较高的电导率和较低的电阻率，使其成为一种理想的导电材料。

特别是在微电子器件中的应用，如电极、导线等，能够提供更好的电子传输性能。

此外，NiPtSi硅化物还表现出良好的磁性特性。

研究表明，NiPtSi硅化物具有一定的磁性，可用于磁存储器件、磁传感器等领域。

通过调控硅化物中的镍、铂和硅的组分比例，可实现硅化物的磁性调控，从而拓展其应用领域。

最后，NiPtSi硅化物还具有一定的光学性质。

研究人员发现，硅化物中的镍和铂元素对光学响应具有较大的影响。

通过控制硅化物的组分和结构，可以实现硅化物的光学性能的调控，为光电子器件、光学传感器等领域的应用提供了新的思路。

综上所述，NiPtSi硅化物具有较高的热稳定性、优异的电学特性、良好的磁性特性和一定的光学性质。

这些特性使得NiPtSi硅化物在多个领域具有广阔的应用前景。

然而，目前对于NiPtSi硅化物的研究还存在一些问题和挑战，需要进一步深入研究和探索。

第二篇：尽管NiPtSi硅化物具有许多优异的特性，但是目前对于其性能的理解还不够充分。

为了更好地理解和应用NiPtSi硅化物，研究人员正在努力深入探究其特性和相关机理。

首先，目前对于NiPtSi硅化物的晶体结构和组分优化还存在一些挑战。

研究人员需要进一步研究硅化物的晶体结构和组分对其性能的影响，以寻找更优化的硅化物组分和结构。

同时，还需要开发适合大规模生产的制备方法，以满足工业化生产的需要。